CN102070046A - 一种织机启动时纱线张力控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种织机启动时纱线张力控制方法，该方法是在传统织机的送经轴上添加一个小力矩制动器，在织机启动时，制动器对送经轴进行制动，纱线张力的检测控制装置根据接收到的卷取轴力矩计算出送经轴所需的力矩，并向送经轴电机和制动器发送控制信号，使送经轴电机和制动器按控制信号来运行。本发明实现了送经轴电机与卷取轴电机之间的跟随，同时满足纱线较大的静态力矩要求。

Description

一种织机启动时纱线张力控制方法

技术领域

本发明涉及织机控制领域中的电机跟随力矩的检测与控制技术，特别是涉及一种织机启动时纱线张力控制方法。

背景技术

织造工业中，为保证生产出的面料均匀平衡，必须把纱线张力波动控制在规定的范围内。纱线张力若过大，则易引起意外牵伸，从而使纱线受损，出现细节，增加断头；纱线张力若过小，则会产生卷曲，导致成形不好，粗纱冒纱，影响生成布匹的平滑度。然而，传统的织机结构，为满足不同场合下织机的运作，其纱线张力的检测方法及对应的控制装置五花八门，未形成统一行业标准。此外，目前所研究和设计纱线张力检测与控制装置，仅就织机正常运作过程中的纱线张力进行检测，未考虑织机通电后，尤其是送经轴与卷取轴刚开始启动瞬间，对其纱线张力的检测与控制。与织机正常工作时的纱线张力检测与控制相比，启动瞬态的纱线张力检测显得更为复杂与重要，对布匹的质量起着决定性作用。

现有技术中，一般采用电机跟随技术。即通过调节送经轴与卷取轴的电机的电流大小，实现对两电机的转矩差控制，从而保证启动时纱线所需张力。其运算满足T_em＝f(I_a)电动机工作特性曲线，如图1所示。

其运算公式为： $T_{\mathrm{em}}=\frac{\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{e}_k\·i_k}{\mathrm{\ω}}$

式中：T_em为电磁转矩，e_k为电动势，i_k为电流，ω为角速度。

该方法包含三个基本环节：其一、卷取轴的电机通电运转，其转矩传递给辊轴上的纱线；其二，纱线把其所受张力，传递给织机的纱线张力检测与控制装置；其三，织机的纱线张力检测与控制装置将检测信号用于调节送经轴上电机的电流大小，完成转矩控制。

它的缺点主要体现在两个方面：一是当织机通电启动瞬间，织机卷取轴上的电机运作后，其转矩需通过纱线张力检测与控制装置来传递给送经轴上的电机，传递的过程需要时间；此外，由于纱线本身属于弹性体，亦需消耗相应的时间，所以在实际运行中，极易产生如下现象：即控制送经轴电机运行的信号未到时，送经轴上的电机已经开始运转，导致送经轴上的电机不能很好的跟随卷取轴上的电机运转，使纱线上的张力不能达到预先设定的要求，从而影响产品质量；二是当织机上的纱线需要提供较大的静态力矩时，由于电机是驱动装置而不是制动装置，因此，传统织机上的送经和卷取装置无法满足要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种织机启动时纱线张力控制方法，使送经轴电机与卷取轴机之间完成很好的跟随，避免织机上的纱线张力出现扰动，同时满足纱线较大的静态力矩要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种织机启动时纱线张力控制方法，包括以下步骤：

(1)在送经轴的一端添置制动器；

(2)启动织机，卷取轴电机开始运作，制动器对送经轴进行制动；

(3)纱线张力检测控制装置检测卷取轴电机的力矩、纱线张力和制动器力矩；

(4)纱线张力检测控制装置根据检测到的数据计算出送经轴电机所需的力矩；

(5)纱线张力检测控制装置将对送经轴的控制信号发送至送经轴电机和制动器；

(6)送经轴电机和制动器接收到控制信号后，制动器停止对送经轴的制动，送经轴电机开始运作。

在所述的步骤(1)中的制动器为磁粉制动器。

由于制动器力矩、卷取轴电机力矩和送经轴电机力矩存在一定的对应关系，因此在所述的步骤(4)中张力检测控制装置通过下式计算送经轴电机所需的力矩，

其中，T为卷取轴电机力矩、J为制动器转动惯量、D为制动器阻尼系数、Ω为角速度、T_L为负载力矩，所述的负载力矩为制动器动力矩、纱线张力和送经轴电机力矩之和。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明采用小力矩制动器使送经轴电机与卷取轴电机完成很好的跟随，避免织机上的纱线张力出现扰动，从而保证产品的质量。与此同时，通过制动器与送经轴电机的配合使用，达到一个大制动器才能达到的力矩作用效果。

附图说明

图1是现有技术中电机工作特性图；

图2是本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明涉及一种织机启动时纱线张力控制方法，该方法是在传统织机的送经轴上添加一个小力矩制动器，在织机启动时，由于电机的工作特性，其转矩不会瞬间达到额定值，而是存在一个缓慢上升的过渡过程，当纱线上的张力达到预加张力时，由于制动器具有制动作用，所以卷取轴上的电机不会立即运作，此时纱线张力的检测控制装置上的控制信号传送给送经轴电机，使其按控制信号来运行，实现送经轴上的电机与卷取轴上的电机跟随，同时满足纱线较大的静态力矩要求。

其具体步骤如图2所示，包括：

(1)在送经轴的一端添置制动器，其中，添置的制动器为小力矩磁粉制动器。

(2)启动织机，卷取轴电机开始运作，制动器对送经轴进行制动。

(3)纱线张力检测控制装置检测卷取轴电机的力矩、纱线张力和制动器力矩。

(4)纱线张力检测控制装置根据检测到的数据计算出送经轴电机所需的力矩。其中，送经轴电机所需的力矩通过下式计算得到：

$T=J\frac{\mathrm{d\Ω}}{\mathrm{dt}}+D\·\mathrm{\Ω}+T_L---\left(a\right)$

式(a)中，T为卷取轴电机力矩、J为制动器转动惯量、D为制动器阻尼系数、Ω为角速度、T_L为负载力矩，所述的负载力矩为制动器动力矩、纱线张力和送经轴电机力矩之和。

根据式(a)能够得到下式：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_1=J\frac{{\mathrm{\Ω}}_2-{\mathrm{\Ω}}_1}{t}+D\·({\mathrm{\Ω}}_2-{\mathrm{\Ω}}_1)+T_{L_1}\\ T_2=J\frac{{\mathrm{\Ω}}_4-{\mathrm{\Ω}}_3}{t}+D\·({\mathrm{\Ω}}_4-{\mathrm{\Ω}}_3)+T_{L_2}\end{array}\right.---\left(b\right)$

其中，T₁(T₂)为卷取轴电机力矩；

为负载力矩。在采样的短暂时间内认定转动惯量J和阻尼系数D保持不变。

(5)纱线张力检测控制装置将对送经轴的控制信号发送至送经轴电机和制动器；

(6)送经轴电机和制动器接收到控制信号后，制动器停止对送经轴的制动，送经轴电机根据计算得到的所需力矩开始运作。

不难发现，本发明最大特点是采用小力矩制动器使送经轴电机与卷取轴电机完成很好的跟随，避免织机上的纱线张力出现扰动，从而保证产品的质量。与此同时，通过制动器与送经轴电机的配合使用，达到一个大制动器才能达到的力矩作用效果。

Claims (3)

1.一种织机启动时纱线张力控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在送经轴的一端添置制动器；

(2)启动织机，卷取轴电机开始运作，制动器对送经轴进行制动；

(3)纱线张力检测控制装置检测卷取轴电机的力矩、纱线张力和制动器力矩；

(4)纱线张力检测控制装置根据检测到的数据计算出送经轴电机所需的力矩；

(5)纱线张力检测控制装置将送经轴的运行信号发送至送经轴电机；

(6)送经轴电机接收到运行信号后，制动器停止对送经轴的制动，送经轴电机开始运作。

2.根据权利要求1所述的织机启动时纱线张力控制方法，其特征在于，在所述的步骤(1)中的制动器为磁粉制动器。

3.根据权利要求1所述的织机启动时纱线张力控制方法，其特征在于，在所述的步骤(4)中张力检测控制装置通过下式计算送经轴电机所需的力矩，其中，T为卷取轴电机力矩、J为制动器转动惯量、D为制动器阻尼系数、Ω为角速度、T_L为负载力矩，所述的负载力矩为制动器动力矩、纱线张力和送经轴电机力矩之和。

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